2014年11月15日 星期六

星際飛行

星際飛行。

關於星際飛行,有諸多科幻小說、科學愛好者、科幻影集觀眾對其多少有了解。

那有哪幾種方式可以做星際巡航?其思路為何?

首先。 速度,速度只要夠快,又沒有上限障壁,完全有可能用幾天幾月的時間前往離我們最近的恆星系,半人馬座α星(南門二)距離地球約莫四十兆公里=4.37光年。

但在這個宇宙,目前的速度上限是光速,而與半人馬座α星的距離來說,需要跑4.37年的時間了,看起來好像沒這麼讓人絕望? 比讀四年制大學再多一點的時間而已,還是在人力所能及的範圍。



那銀河系外的星系,如仙女座星系?250萬光年。 哦,這個好像就有點漫長了,約莫等同於人類的先祖演化的歷程。

但這裡有人會說,但這個時間是在觀測者的眼裡才有意義,再以光速飛行的宇宙星船上,時間並未有通常上的意義。因為越接近光速時間流動將越慢。而若是可以達到光速的話,那不若等於眨眼之間就穿越浩瀚星空?

這說法是根據愛因斯坦的狹義相對論裡的時間膨脹效應,但裡頭也有提到,當速度越快物體的質量也會增加,而達到光速時,質量等於無窮大。 那不談無窮大這看起來天方夜譚的事,假若是接近光速的99.999%時,質量會上升幾倍? 根據推算會增大兩億倍以上。 那這個狀況時,你需要去思考引擎的推動力是否足夠? 假設引擎可以推動的極限直是原有的100倍時,縱然宇宙是真空的景況,卻也無法讓速度越來越快直到接近光速了。

那該怎麼辦? 看起來現有的引擎不太給力。 於是有人提出了一個概念叫做偏向推進裝置。 概念為在洗手台放滿水,然後放個黃色小鴨上去,最後在黃色小鴨的正後方滴一小滴的沐浴乳,你會發現這隻黃色小鴨會移動。

意思是太空星船上沒有主動燃料式的引擎驅動裝置,而是藉由所在的地點讓太空星船外的太空特性改變,使其作用在太空星船上,使太空星船啟動飛行。

那看來,假設用這個推動系統可以到達光速的話,那光速飛行不是夢啊!

看起來好像是,但需要考量太空船的啟始速度,在這個啟始速度上,必須拋棄原有的化學燃料系統,導入太陽光帆系統。,太陽光帆是利用巨大的鏡片來反射光線,光線中含光子,根據微觀的角度,反射會產生微小推力,而這推力即是太空星船的動力了。 上頭說到燃料系統拋棄,現在想來卻也不一定了,若是能夠在太空中補充氫氣又具備可控的核融合推進系統,那這個思路也是可行的了。

那再來星空之中,有許多物質都是氫原子所組成,在光速的狀況之下,這些原子將轉變為高能的宇宙射線,有一定機率穿透太空船殺死裡頭的太空人。 而要解決這個方法有個兩想法,一是在太空星船上加裝原子鏟,加星船前的原子給清除或收集,但這個原子鏟需要數千萬公里的寬度才有效率,第二則是材料工藝的進步。

看起來,光速飛行還真的有許多目前科技所無法突破的障礙,那穿越黑洞有沒有搞頭?

基本上,光是接近就會被潮汐力量給撕個粉碎,縱然沒有粉碎進去後也難以證明可以穿越空間。

那這樣想來好像要靠冬眠的方式來進行漫長的旅途。 雖然世界上有動物可以長時間冬眠,但目前人類已知如何冷凍但不知該怎麼把人解凍。

那最後一個可行的方案即是,在太空船上繁衍,用數個世代數十數代的時間去換取殖民星際的野望。 而更好的改造方案不是純粹的太空星船,而是用改造小行星的方式,將小行星建設成一個自己自足的生態圈在加上動力推進系統。 最後就可以飛向宇宙浩瀚無垠了。

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